第3专题 化学反应速率及化学平衡

1、第1专题 主编13ZT化学化学化学化学化学高频误点警示高考命题分析知识网络构建考点透析例证专题模拟演练专题模拟演练1选择题选择题2非选择题非选择题化学反应速率和化学平衡是中学化学中的重要基础理论,每年高考试题中出现的频率达到100%。主要考点:反应速率表示的方法以及同一反应用不同物质表示的化学反应速率及其关系;内、外界条件对化学反应速率的影响;化学平衡状态的判断;勒夏特列原理及其应用;等效平衡的应用;有关化学平衡的计算。预计2013年高考趋势:专题模拟演练1选择题选择题2非选择题非选择题含很广阔的创新空间,如化学反应速率和化学平衡的实验分析和设计、灵活多变的化学平衡图像、小巧新颖的速率和平衡计

2、算等,特别是在情景、取材上创新,在图像上创新,化学平衡的思想和勒夏特列原理在其他平衡体系中的应用等值得关注。试题综合性。反应速率与平衡移动的结合,反应热与平衡移动的结合。题型上:理科综合卷以选择题为主,也可能出现推理题、填空题或计算题。知识内容上:试题稳定性。一些常规基础题在高考中再现。试题创新性。化学平衡中包专题模拟演练1选择题选择题2非选择题非选择题1.化学反应速率的简单计算(1)根据概念推算v(B)= 单位:molL-1s-1或molL-1min-1等( )c Bt专题模拟演练1选择题选择题2非选择题非选择题(2)根据化学计量数求算在同一条件下的同一化学反应中,各物质的反应速率之比等于其

3、化学方程式中的化学计量数之比。2.反应速率的大小比较对于反应:nA+mB pC+qD,有如下关系:v(A) v(B) v(C)v(D)=n m p q,可变形为 = = = 。比较不同条件下的反应快慢的问题,一般会给出用不同物质表示的反应速率,解题时只要比较 、 、 、 的大小即可,但要注意速率单位的统一。( )v An( )v Bm( )v Cp()v Dq( )v An( )v Bm( )v Cp()v Dq专题模拟演练1选择题选择题2非选择题非选择题典例1 (2012年福建理综,12)一定条件下,溶液的酸碱性对TiO2光催化染料R降解反应的影响如图所示。下列判断正确的是( )专题模拟演练

4、1选择题选择题2非选择题非选择题A.在050 min之间,pH=2和pH=7时R的降解百分率相等B.溶液酸性越强,R的降解速率越小C.R的起始浓度越小,降解速率越大D.在2025 min之间,pH=10时R的平均降解速率为0.04 molL-1min-1 专题模拟演练1选择题选择题2非选择题非选择题【点拨】在050 min之间,无论pH=2还是pH=7,R都完全降解,降解百分率都是100%,A项正确。pH=2、7、10时,R完全降解所用的时间分别是20 min、40 min、50 min,降解速率计算式依次为1.510-4 molL-120 min、1.810-4 molL-140 min、小

5、于2.110-4 molL-150 min,显然酸性越强,降解速率越大,B项错误。一般来说,反应物的浓度越大,反应速率越大,R的起始浓度越小,其降解的速率越小,C项错误。D项所求速率为410-6 molL-1min-1,D项错误。【答案】A专题模拟演练1选择题选择题2非选择题非选择题演练1 反应:A(g)+2B(g) C(g)+D(g)在四种不同情况下的反应速率如下,其中反应进行得最快的是( )A.v(A)=0.15 molL-1min-1 B.v(B)=0.6 molL-1min-1 C.v(C)=0.4 molL-1min-1 D.v(D)=0.02 molL-1s-1 【点拨】比较反应速

6、率的大小时,应将其单位统一。【答案】D专题模拟演练1选择题选择题2非选择题非选择题考点2 判断反应达到平衡状态的方法专题模拟演练1选择题选择题2非选择题非选择题(续表)专题模拟演练1选择题选择题2非选择题非选择题典例2 (2012年四川理综,12)在体积恒定的密闭容器中,一定量的SO2与1.100 mol O2在催化剂作用下加热到600 发生反应:2SO2+O2 2SO3;H0。当气体的物质的量减少0.315 mol时反应达到平衡,在相同温度下测得气体压强为反应前的82.5%。下列有关叙述正确的是( )A.当SO3的生成速率与SO2的消耗速率相等时反应达到平衡B.降低温度,正反应速率减小程度比

7、逆反应速率减小程度大C.将平衡混合气体通入过量BaCl2溶液中,得到沉淀的质量为161.980gD.达到平衡时,SO2的转化率为90%专题模拟演练1选择题选择题2非选择题非选择题【点拨】A项,SO2与SO3的化学计量数相等,所以反应过程中SO2的消耗速率肯定等于SO3的生成速率,错误;B项,该反应为放热反应,降温时平衡右移,正反应速率大于逆反应速率,即正反应速率减小程度小于逆反应速率,错误;C项,生成的SO3的物质的量是气体总物质的量减小量的2倍,即0.63 mol,SO2不与BaCl2反应,则生成硫酸钡为0.63 mol,即146.79 g,错误;D项,根据平衡前后的压强比可知反应前气体的总

8、物质的量减小0.315 mol,即减小1-82.5%=17.5%,所以反应前气体总物质的量为1.8 mol,O2为1.1 mol,则SO2为0.7 mol,消耗的SO2的物质的量等于生成的SO3的物质的量,即0.63 mol,转化率为100%=90%,正确。【答案】D0.63mol0.7mol专题模拟演练1选择题选择题2非选择题非选择题演练2 在恒容绝热密闭容器中发生反应:CH4(g)+4NO(g) 2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) ,下列情况不能说明该反应已达到平衡状态的是( )A.容器内的温度不再发生变化B.容器内的压强不再发生变化C.容器内混合气体的密度不再发生变化D.v正(N

9、O) v逆(N2) v逆(CO2)=4 2 1【点拨】恒容密闭容器中发生反应物、生成物均为气体的反应时,混合气体的密度始终保持不变。【答案】C专题模拟演练1选择题选择题2非选择题非选择题考点3：外界条件对化学反应速率和化学平衡的影响规律方法技巧对反应：mA（g）+nB（g）=pC（g）+qD（g）；H而言，外界条件改变对化学反应速率和化学平衡的影响如下表：专题模拟演练1选择题选择题2非选择题非选择题专题模拟演练1选择题选择题2非选择题非选择题平衡移动原理(勒夏特列原理):如果改变影响平衡的一个条件(如浓度、压强或温度等),平衡就向能够减弱这种改变的方向移动。专题模拟演练1选择题选择题2非选择题

10、非选择题典例3 (2012年全国理综,8)合成氨所需的氢气可用煤和水作原料经多步反应制得,其中的一步反应为:CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g);H0C.曲线曲线对应的条件改变是降低压强对应的条件改变是降低压强专题模拟演练1选择题选择题2非选择题非选择题1.等效平衡的分类在互为等效平衡的平衡体系中,各组分除了物质的量分数(或体积分数或质量分数)相同外,各组分的物质的量和物质的量浓度具有等同或等比关系。等同平衡和等比平衡的建立条件和平衡时的等效特征如下表:考点4 等效平衡的应用专题模拟演练1选择题选择题2非选择题非选择题2.等效平衡的解题思路(1)构建等温等容平衡思维模式(见图示)

11、:新平衡状态可认为是两个原平衡状态简单的叠加并压缩而成,相当于增大压强。专题模拟演练1选择题选择题2非选择题非选择题（2）构建等温等压平衡思维模式（以气体物质的量增加的反应为例，见图示）：新平衡状态可认为是两个原平衡状态简单的叠加，压强不变，平衡不移动。专题模拟演练1选择题选择题2非选择题非选择题典例4 在温度、容积相同的3个密闭容器中,按不同方式投入反应物,保持恒温恒容,测得反应达到平衡时的有关数据如下:专题模拟演练1选择题选择题2非选择题非选择题已知:2H2(g)+CO(g) CH3OH(g);H =-90.8 kJmol-1。下列说法中正确的是( )A.2c1c3B.a=bC.2p2p3

12、D.2+32c1,c2a,p31。【答案】A专题模拟演练1选择题选择题2非选择题非选择题演练4 已知反应:2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g);H=-196.6 kJmol-1。在恒温恒压的3个密闭容器中,按不同方式投入反应物,测得反应达到平衡时的有关数据如下:专题模拟演练1选择题选择题2非选择题非选择题请按要求回答下列问题:(1)反应物的转化率2 (填“”、“”或“=”)3。(2)V1、V2、V3的关系为 。(3)反应的能量变化关系中,a和b之间的关系为 。【答案】(1)=(2)V1=V2=V3 (3)a+b=196.612专题模拟演练1选择题选择题2非选择题非选择题1.常见图像分类如

13、图所示均以反应:A(g)+B(g) C(g);H0为例(1)横轴为“时间”类速率-时间图(v-t)专题模拟演练1选择题选择题2非选择题非选择题浓度-时间图（c-t）专题模拟演练1选择题选择题2非选择题非选择题含量-时间图（w-t）专题模拟演练1选择题选择题2非选择题非选择题（2）横轴为“温度”或“压强”类速率-温度图（v-T），速率-压强图（v-p）专题模拟演练1选择题选择题2非选择题非选择题物质的量-温度图（n-T），物质的量-压强图（n-p）专题模拟演练1选择题选择题2非选择题非选择题反应物转化率-温度图（A）-T，反应物转化率-压强图（A）-p专题模拟演练1选择题选择题2非选择题非选择题

14、某物质含量-温度图（w-T），某物质含量-压强图（w-p）专题模拟演练1选择题选择题2非选择题非选择题（3）复合图像等压线（p1p2）专题模拟演练1选择题选择题2非选择题非选择题2.图像特点(1)横轴为时间类的图像均有“折点”和“平台”,只有“平台”上的点才代表平衡量。(2)横轴为温度或压强类的图像一般无“折点”和“平台”,等温线（T1T2）专题模拟演练1选择题选择题2非选择题非选择题曲线上任意一点都是指在特定压强或温度时的平衡量(纵轴为速率的除外)。3.图像分析(1)看图像:一看面(即纵坐标与横坐标的意义),二看线(即线的走向和变化趋势),三看点(即起点、折点、交点、终点),四看辅助线(如等

15、温线、等压线、平衡线等),五看量的变化(如浓度变化、温度变化等)。(2)作判断:利用外界条件的改变对化学反应速率和化学平衡的影响规律,结合化学方程式的特点将图像中表现的关系与所学规律对比,作出符合题目要求的判断。专题模拟演练1选择题选择题2非选择题非选择题典例5 (2011年重庆理综,10)一定条件下,下列反应中水蒸气含量随反应时间的变化趋势符合下图的是( )专题模拟演练1选择题选择题2非选择题非选择题A.CO2(g)+2NH3(g) CO(NH2)2(s)+H2O(g);H0C.CH3CH2OH(g) CH2 CH2(g)+H2O(g);H0D.2C6H5CH2CH3(g)+O2(g) 2C

16、6H5CH CH2(g)+2H2O(g);H0B.增大压强,平衡向正反应方向移动C.图甲中反应达到平衡时,Y的转化率为37.5%D.发生反应时,各物质的反应速率大小关系为:v(X)=v(Y)=2v(Z)专题模拟演练1选择题选择题2非选择题非选择题【点拨】由图乙可知,T1先达到平衡,温度升高反应速率加快,故T1T2,升高温度,Z的浓度增大,说明升温平衡正向移动,正反应为吸热反应,A项正确;由图甲可知,反应中各物质的物质的量变化为:X减少0.3 mol-0.05 mol=0.25 mol,Y减少0.4 mol-0.15 mol=0.25 mol,Z增加0.5 mol,变化量之比为0.25 mol

17、0.25 mol 0.5 mol=1 1 2,由此可知反应物与生成物的化学计量数之和相等,增大压强平衡不移动,B项错误;由B项分析的数据可计算Y的转化率= =0.625,C项错误;Z的化学计量数比X、Y要大,v(Z)=2v(X)=2v(Y),D项错误。0.25mol0.4mol【答案】A专题模拟演练1选择题选择题2非选择题非选择题1.平衡计算一般思维模式的构建 mA+nB pC起始 a b c转化 mx nx px平衡 a-mx b-nx c+px2.平衡计算极限思维模式的构建考点6 有关化学平衡的计算专题模拟演练1选择题选择题2非选择题非选择题起始 a b c 转化极限 a a a平衡极限0

18、 b-a c+a由平衡结果求取值有两种方法:(1)列方程法。根据反应移动的方向,设定某反应物消耗的量,然后列式求解。(2)极限思维。有口诀如下:始转平、平转始,欲求范围找极值。注意:转化量与方程式中各物质的化学计量数成比例;这nmpmnmpmmA+nB pC专题模拟演练1选择题选择题2非选择题非选择题里a、b根据不同情况可指:物质的量、浓度、体积等。3.平衡转化率是反应达到平衡时反应物的变化浓度与起始浓度的比值。专题模拟演练1选择题选择题2非选择题非选择题典例6 温度为T时,向2.0 L恒容密闭容器中充入1.0 mol PCl5,反应PCl5(g) PCl3(g)+Cl2(g)经过一段时间后达

19、到平衡。反应过程中测定的部分数据见下表:专题模拟演练1选择题选择题2非选择题非选择题下列说法正确的是( )A.反应在前50 s的平均速率v(PCl3)=0.0032 molL-1s-1 B.保持其他条件不变,升高温度,平衡时c(PCl3)=0.11 molL-1,则反应的H0;C项正确,题中1 mol PCl5分解达平衡时,其转化率为20%,再充入0.2 mol PCl3和0.2 mol Cl2,平衡逆向移动,故PCl5转化率减小;D项错误,通过等效转换,将原题中投料等效为投生成物,可计算出PCl3的转化率为80%,D项相当于增大压强,平衡向左移动,则PCl3的转化率大于80%。【答案】C专题

20、模拟演练1选择题选择题2非选择题非选择题演练6 (2011年四川理综,13)可逆反应X(g)+2Y(g) 2Z(g)、2M(g) N(g)+P(g)分别在密闭容器的两个反应室中进行,反应室之间有无摩擦、可滑动的密封隔板。反应开始和达到平衡状态时有关物理量的变化如图所示:专题模拟演练1选择题选择题2非选择题非选择题A.反应的正反应是吸热反应B.达平衡()时体系的压强与反应开始时体系的压强之比为14 15C.达平衡()时,X的转化率为 D.在平衡()和平衡()中,M的体积分数相等511专题模拟演练1选择题选择题2非选择题非选择题【点拨】平衡()到平衡()是降温,两边压强均减小,且左边压强减小程度大

21、于右边,说明左边平衡向正反应方向移动,反应的正反应为放热反应,A项错误;反应进行时气体的物质的量不变,故右侧反应室中气体的物质的量始终为2 mol,达平衡()时体系的压强与反应开始时的压强之比p1 p2=V0 V1=2 2.2=10 11,B项错误;反应达平衡()时左侧反应室内气体的总物质的量(n1)与起始时气体总物质的量之比 = = ,n1=3 mol= mol,故反应的n(X)=n=3 mol- mol= mol,(X)=,C项正确;平衡()和平衡()是不同温度下的平衡,D项错误。【答案】C10nn1 100pVp V10112.83283328112811511511专题模拟演练1选择题

22、选择题2非选择题非选择题1.有关化学平衡移动的问题误点:在密闭容器中进行的可逆反应,如2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g),向容器中通入稀有气体,化学平衡不移动。专题模拟演练1选择题选择题2非选择题非选择题辨析:密闭容器可能为等温、等容;等温、等压。对2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)而言,若为,平衡不移动;若为,相当于在反应混合物中有效气体产生的压强减小(因容积变大),即减小压强,化学平衡向逆反应方向移动。2.平衡状态标志的判断误点:浓度之比或反应速率之比等于反应计量数之比,表明该反应已达平衡状态。专题模拟演练1选择题选择题2非选择题非选择题辨析:浓度之比等于反应计量数之比这是

23、特殊情况,并不能体现此时同一物质v(正)=v(逆),所以不能说明是否为平衡状态;不论平衡还是非平衡状态,同一方向速率之比总是等于计量数之比。3.反应速率变化与平衡移动本质认识误点:向正反应方向移动,速率增大;向逆反应方向移动,速率减小。向正反应方向移动,正反应速率增大,逆反应速率减小;向逆反应方向移动,逆反应速率增大,正反应速率减小。辨析:例如2SO2 (g)+ O2(g) 2SO3(g);H0,升高温度,平衡向逆反应方向移动,正、逆反应速率均增大;降低温度,平衡向正专题模拟演练1选择题选择题2非选择题非选择题反应方向移动,正、逆反应速率均减小。4.有关平衡移动方向与转化率关系的问题误点:化学

24、平衡正向移动,反应物的转化率一定增大。辨析:例如,在接触法制硫酸的可逆反应2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)中,增大O2的浓度,化学平衡正向移动,SO2的转化率提高,而O2的转化率却降低。误点:由可知,对等温等容条件下的可逆反应a.2SO2(g)+O2(g)2SO3(g),通入SO2气体,SO2的转化率降低;b.2NO2(g) N2O4(g),通入NO2气体,NO2的转化率也降低。辨析:对可逆反应b.2NO2(g) N2O4(g)而言,设原平衡状态为专题模拟演练1选择题选择题2非选择题非选择题,通入NO2可将其看做在原平衡基础上与新通入气体形成的平衡进行叠加后构成的等效平衡,然后将压缩

25、使其与等容后,新平衡态为,如下图:专题模拟演练1选择题选择题2非选择题非选择题一、选择题(本题包括8小题,每小题6分,共48分。每小题只有一个选项符合题意)1.据报道,在300 、70 MPa下用二氧化碳和氢气合成乙醇已成为现实:2CO2(g)+6H2(g) CH3CH2OH(g)+3H2O(g)。下列有关说法中正确的是( )专题模拟演练1选择题选择题2非选择题非选择题A.使用Cu-Zn-Fe催化剂可提高CO2和H2的转化率B.由反应需在300 进行,可推测该反应是吸热反应C.其他条件不变时增大CO2浓度,H2的平衡转化率增大D.从平衡混合气体中分离出CH3CH2OH和H2O,正反应速率增大【

26、点拨】增大一种反应物的浓度可以提高另一种反应物的转化率。【答案】C专题模拟演练1选择题选择题2非选择题非选择题2.一定温度下可逆反应:aX(g)+bY(g) cZ(g)在一密闭容器内达到平衡后,t0时刻改变某一外界条件,化学反应速率(v)随时间(t)的变化如图所示。下列说法正确的是( )A.若a+b=c,则t0时刻只能是增大了容器的压强B.若a+b=c,则t0时刻只能是加入了催化剂C.若a+bc,则t0时刻只能是增大了容器的压强D.若a+bc,则t0时刻只能是加入了催化剂【点拨】由图可知,t0时刻正逆反应速率等同增大,平衡不移动。若a+b=c,则t0时刻可以是增大压强或使用催化剂,A、B项错误

27、;若a+bc,则t0时刻只能是使用催化剂,C项错误,D项正确。【答案】D专题模拟演练1选择题选择题2非选择题非选择题3.在一个绝热密闭反应器中,只发生如下两个反应:A(g)+B(g) 2C(g);H10进行相关操作且达到平衡后(忽略体积改变所做的功),下列叙述错误的是( )A.等压时,通入惰性气体,C的物质的量不变B.等压时,通入Z气体,反应器中温度升高C.等容时,通入惰性气体,各反应速率不变D.等容时,通入Z气体,Y的物质的量浓度增大专题模拟演练1选择题选择题2非选择题非选择题于第二个反应,平衡逆向移动,放出热量,由于反应器绝热,则放出的热量会使第一反应的平衡逆向移动,从而使得C的物质的量减

28、少,A项错误;通入Z气体,平衡逆向移动,反应放热,B项正确;恒容时,通入惰性气体,各组分的浓度保持不变,则反应速率也不变,C项正确;通入Z气体,平衡逆向移动,生成的Y的浓度增大,D项正确。【答案】A【点拨】恒压条件下,通入惰性气体,容器体积增大,相当于减压,对专题模拟演练1选择题选择题2非选择题非选择题4.在温度为100 时,把0.5 mol N2O4气体通入体积为5 L的真空密闭容器中,迅速出现红棕色。2 s后测得NO2的浓度为0.02 molL-1;60 s时反应达到平衡状态,此时测得容器内压强为开始时的1.6倍。下列说法正确的是( )A.开始2 s内,用N2O4的浓度变化表示的平均反应速

29、率为0.005 molL-1s-1 B.在2 s时,体系内的压强为开始时的1.2倍C.平衡时,若压缩容器体积,则可提高N2O4的转化率D.平衡时,体系内含N2O4 0.25 mol专题模拟演练1选择题选择题2非选择题非选择题L-1s-1;2 s时,n(NO2)=0.02 molL-15 L=0.1 mol,所以可以求得混合气体的物质的量为(0.5 mol-0.1 mol=0.55 mol)+0.1 mol,所以在2 s时,体系内的压强为开始时的1.1倍;该反应正方向为气体体积增大的反应,所以压缩容器体积,压强增大,N2O4的转化率降低;通过平衡时压强的变化,可以计算出平衡状态时的n(NO2)=

30、0.6 mol,所以n(N2O2)=0.5 mol-0.6 mol=0.2 mol。1212【点拨】反应的化学方程式为N2O4 2NO2,v(NO2)=0.02 molL-12s=0.01 molL-1s-1,而v(NO2) v(N2O4)=2 1,所以v(N2O4)=0.005 mol【答案】A专题模拟演练1选择题选择题2非选择题非选择题5.在温度、初始容积相同的两个密闭容器中,按不同方式投入反应物(如图所示),发生如下反应:3X(g)+Y(g) 2Z(g);H0,保持温度不变,测得平衡时的有关数据如下:专题模拟演练1选择题选择题2非选择题非选择题下列说法中不正确的是( )A.平衡时容器乙的

31、容积一定比反应前小B.平衡时容器甲的压强一定比反应前小C.n21 【点拨】容器甲中加入的反应物相当于3 mol X和1 mol Y,但由于平衡状态未知,甲中反应进行的方向不确定,如果反应正向进行,则平衡时容器甲的压强比反应前小,如果反应逆向进行,则平衡时容器甲的压强比反应前大,故B项不正确。【答案】B专题模拟演练1选择题选择题2非选择题非选择题6.一定条件下发生可逆反应:3A(g)+B(g) 2C(g),根据下表中的数据判断下列图像错误的是( )专题模拟演练1选择题选择题2非选择题非选择题【点拨】增大压强,平衡正向移动,v正、v逆都增大,且v正v逆。【答案】D专题模拟演练1选择题选择题2非选择

32、题非选择题7.已知:2NO2(g) N2O4(g);H=-57.2 kJmol-1。下表是25 时,该平衡体系中各物质的物质的量浓度:下列判断正确的是( )A.表格中的a b=2 1B.升高温度,重新建立平衡时体系内颜色变浅C.恒温时增大容器的体积,甲组的NO2转化率降低D.甲组反应速率比乙组反应速率大专题模拟演练1选择题选择题2非选择题非选择题【点拨】2NO2(g) N2O4(g)的化学计量数之比为2 1,但平衡时二者的浓度比不是这个比值,A项错误;升高温度,平衡左移,体系内颜色变深,B项错误;增大容器体积,压强变小,平衡向生成NO2的方向移动,C项正确;乙组中的c(N2O4)=2.0010-2,相当于c(NO2)=4.0010-2,故乙组反应速率较大,D项错误。【答案】C专题模拟演练1选择题选择题2非选择题非选择题8.如图,是恒压密闭容器,是恒容密闭容器。其他条件相同时,在、中分别加入2 mol X和2 mol Y,起始时容器体积为V L,发生如下反应并达到平衡(X、Y状态未知):3X(?)+Y(?) aZ(g)。此时中X、Y、Z的物质的量之比为1 3 2。下列说法中一定正确的是( )专题模拟演练1选择题选择题2非选择题非选择题A.若平衡时气体